[go: up one dir, main page]

NO317859B1 - Apparat og fremgangsmate for a bestemme gjennomstromning av de enkelte fluidfraksjoner av en blanding av olje, vann og gass i en rorledning - Google Patents

Apparat og fremgangsmate for a bestemme gjennomstromning av de enkelte fluidfraksjoner av en blanding av olje, vann og gass i en rorledning Download PDF

Info

Publication number
NO317859B1
NO317859B1 NO19921568A NO921568A NO317859B1 NO 317859 B1 NO317859 B1 NO 317859B1 NO 19921568 A NO19921568 A NO 19921568A NO 921568 A NO921568 A NO 921568A NO 317859 B1 NO317859 B1 NO 317859B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
electrode
pipeline
gas
liquid
flow
Prior art date
Application number
NO19921568A
Other languages
English (en)
Other versions
NO921568L (no
NO921568D0 (no
Inventor
Johannis Josephus Den Boer
Original Assignee
Shell Int Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shell Int Research filed Critical Shell Int Research
Publication of NO921568D0 publication Critical patent/NO921568D0/no
Publication of NO921568L publication Critical patent/NO921568L/no
Publication of NO317859B1 publication Critical patent/NO317859B1/no

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/226Construction of measuring vessels; Electrodes therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/64Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by measuring electrical currents passing through the fluid flow; measuring electrical potential generated by the fluid flow, e.g. by electrochemical, contact or friction effects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/708Measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01F1/712Measuring the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/74Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid

Landscapes

  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et apparat for å bestemme gjennomstrømning av gass og væske og/eller vanninnhold i en flerfraksjonsblanding av olje, vann og gass som strømmer i en rørledning fra en brønn.
Innenfor konvensjonell flerfasegjennomstrømningsmåling skilles de enkelte faser eller fraksjoner av fluidet i rørledningen ved hjelp av prøveseparatorer. Disse er imidlertid for kostbare å installere i hver eneste brønn, og derfor installerer man oftest bare en separator ved hvert produksjonssted, og hver brønn fører sin produksjon via separatoren når man anser at det er viktig å utføre måling av brønnens totalgjennomstrømning. I praksis betyr dette at produksjonsstrømmen fra hver brønn bare måles en gang hver måned og da bare over en periode på én dag. Prøveseparatorer lider også av flere ulemper: De kan være vanskelige å holde under kontroll, installasjon og fjerning kan være vanskelig, de er store og kompliserte og kan vise feil fordi de bare utfører en prøving av gjennomstrømningen for en del av brønnens produksjonsforløp. For marginale felt kan kostnaden av slike separatorer også gjøre utvinning uøkonomisk slik at de utelates, hvorved gjennomstrømningen ikke blir målt i det hele tatt.
Fra patentlitteraturen skal rent konkret vises til den antatt nærmeste teknikk i forhold til denne oppfinnelse, nemlig US 3 580 072.
Ut fra denne bakgrunn er det et mål for oppfinnelsen å. komme frem til en fremgangsmåte og et apparat for direkte måling av gjennomstrømningen av hver komponent, fase eller fraksjon i en fluidblanding av olje, vann og gass som strømmer i en rørledning, idet målingen ønskes utført uten at de enkelte fraksjoner blir skilt fra hverandre.
Det er et annet mål for oppfinnelsen å komme frem til en kompakt løsning for flerfasemåleproblemet og tilveiebringe en økonomisk teknikk for å gjøre kontinuerlig måling av en enkelt brønns produksjon tilgjengelig.
Nok et mål for oppfinnelsen er å sørge for en fremgangsmåte og et apparat for flerfasemåling i en rørledning og som permanent eller korttidig kan utføres i de enkelte rørledninger i et rørledningssystem eller i et lokalt prøvegrenrør, hvorved lange og kostbare prøvelinjer til satellittbrønner blir overflødig.
Oppfinnelsen foreslår på denne bakgrunn en fremgangsmåte for å bestemme gjennomstrømning av de enkelte fraksjoner i et fluid som danner en flerfraksjonsblanding av olje, vann og gass og som mer eller mindre periodisk pulserende strømmer gjennom en horisontal eller skråstilt rørledning. Fremgangsmåten er særlig kjennetegnet ved: a) anordning av en første og en andre elektrodeplate ubevegelig inne i rørledningen så de blir stående tilnærmet vertikalt, rett overfor hverandre og parallelle i flukt med fluidstrømmen i denne, idet den første elektrodeplate har et antall n elektroder med vertikal utstrekning og hver inndelt i et antall m elektrodesegmenter, slik at disse blir stående rett over/under hverandre i sin respektive elektrode og totalt over den første elektrodeplates n elektroder danner en n x m segmentmatrise med n spalter og m rekker (n, m = 2, 3,...), mens den andre elektrodeplate omfatter minst én lengre, sammenhengende elektrode rett overfor sin respektive segmentinndelte elektrode på den første elektrodeplate, slik at hvert elektrodesegment sammen med den motstående sammenhengende elektrode danner en kapasitiv sensor hvis signalrespons er relatert til hvilken blanding av olje, vann eller gass som i øyeblikket passerer sensoren,
b) måling av den elektriske impedans av de sensorer som hører til en enkelt av segmentmatrisens n spalter for å bestemme hvor i rørledningens tverrsnittshøyde
grenseflaten mellom fraksjonene væske og gass ligger og dermed hvor stor del av total tverrsnittet gassfraksjonen utgjør,
c) kontinuerlig måling av hastigheten av det strømningsmønster som fluidfraksjonene danner, ved å måle passeringstiden for bestemte partier i dette strømningsmønster, mellom
sensorer i samme segmentmatriserekke i den øvre del av rørledningen,
d) kontinuerlig måling av fluidets væskefraksjonshastighet mellom sensorer i samme segmentmatriserekke ved krysskorrelasjon mellom deres impedansvariasjon, og e) utledning av væske- og gassfraksjonens gjennomstrømning i volum pr. tidsenhet ut fra resultatene fra trinn b), c) og d) ovenfor.
Fortrinnsvis omfatter oppfinnelsens fremgangsmåte også måling av vanninnholdet i væskedelen i rørledningen ved å beregne dielektrisitetskonstanten (é) av fluidet mellom elektrodeplatene ut fra kapasitetsmålingen.
Oppfinnelsen skaffer også til veie et apparat for å bestemme væske- og gassgjennomstrømningen og vanninnholdet av flerfaseblandinger av olje, vann og gass som strømmer gjennom en horisontal eller skrådd rørledning under avbrutt strømning, og apparatet er særlig kjennetegnet ved de trekk som fremgår av patentkrav 4.
Oppfinnelsens prinsipp bygger på det faktum at fordelingen av væske- og gassfraksjon over rørledningstverrsnittet under en flerfraksjons fluidstrøm i en slik rørledning ikke er homogen, men varierer over tid, også for en fast fraksjon for både væske og gass.
Ved forskjellige gjennomstrømninger endres fordelingen betydelig og forskjellige strømnings- eller fraksjonsarter (-"regimer") kan fastlegges. Flerfraksjonsstrøm betyr her en fluidstrøm hvor det finnes en fraksjon av både gass og væske i en rørledning, og samtidig kan væskefraksjonen bestå av to faser eller komponenter, nemlig olje og vann.
Oppfinnelsen skal nå beskrives i nærmere detalj ved hjelp av utførelseseksempler og under henvisning til de tilhørende tegninger, der fig. 1 viser flere strørnningsmønstre i en rørledning med horisontal flerfraksjonsgjennomstrømning, fig. 2 illustrerer en modell av en mer eller mindre periodisk varierende eller pulserende strøm i en horisontal rørledning, fig. 3 viser en utførelse av en flerfraksjonsstrømmåler med en rekke kapasitive sensorer og ifølge oppfinnelsen, fig. 4 viser nærmere sensor- eller elektrodeoppbyggingen i samme, fig. 5 illustrerer virkemåten for målingen ifølge oppfinnelsen, fig. 6a-e viser typiske signaler for oppfinnelsens strømmåling, og fig. 7 viser skjematisk en utførelsesfoim av en signalproses-sor for å behandle målesignalene.
Fig. 1 viser en strømrnønsteroversikt for de forskjellige strømarter eller -mønstre man kan tenke seg for en horisontal flerfraksjonsstrøm i en rørledning. Oversiktens horisontale akse angir gasshastigheten ved overflaten i m/s, mens den vertikale akse angir væskehastigheten i m/s ved overflaten. De stiplede skrålinjer angir hvor stor gassfraksjon man har (gass/volum-fraksjon - GVF).
De sorte områder som er tegnet inn i rørledningsutsnittene på figuren viser væsken, mens de hvite partier angir gassen. På fig. 1 er følgende strømarter vist: boblestruktur, pluggstruktur, klumpstruktur, annulær væskefraksjon rundt og med enkelte væskedråper i en gassmengde, stratifisert eller lagdelt struktur, bølgestruktur og finfordelt struktur (tåke).
Typisk angis strømartene ved den måte de kommer til syne i rørledningen, ved at den stratifiserte strøm har to distinkte lag, det ene med væske og det andre med gass, i klurnpstrukturen følger fluidseksjoner med stort innhold av gass og deretter stort innhold av væske etter hverandre i rørledningen, etc. De strømarter som normalt møtes i en rørledning er den stratifiserte, klurnpstrukturen, pluggstrukturen, boblestrukturen og den annulære strømart.
Fig. 2 viser en modell av en pulsformet fluidstrøm hvor området A indikerer et gassområde, mens området B indikerer en "klump" hvor rørledningen hovedsakelig er fylt med væske. Summen av områdene A og B er angitt med C og indikerer en pulsperiode eller det som i engelsk terminologi går under benevnelsen "slug unit" (klumpenhet).
Oppfinnelsens fremgangsmåte og apparat har sitt virkeområde hovedsakelig i fluidstrømmer av pulstypen. I praksis er dette egentlig ingen begrensning siden faktisk all fluidtransport i en rørledning kan regnes som pulsformet. Ifølge oppfinnelsen overvåkes og måles fluidets væske- og gassfraksjon ved kontinuerlig måling av hastigheten for hver av fraksjonene og det tverrsnittsareal som i rørledningen opptas av hver av disse.
Tar man først for seg væskefraksjonen kan den totale væskestrøm over tidsrommet T uttrykkes som
hvor
u(t) er væskehastigheten ved tidspunktet t,
R(t) er væskefraksjonens arealandel ved tidspunktet t, og
A er rørledningens totale tverrsnittsareal.
Den såkalte klumpstruktur hvor fluidet nettopp strømmer fremover i pulsform kan vanligvis beskrives som bestående av to deler, nemlig en væskefilm som beveger seg relativt langsomt og bare delvis fyller rørledningens tverrsnitt, og en "væskeklump" som helt fyller tverrsnittet, men bare over en kortere lengde og som beveger seg fremover i rør-ledningen med en større hastighet. Ved å dele ligning (1) opp i to deler som tilsvarer hvert av disse bevegelses mønstre og strekke betraktningen over den totale "klumpenhet" får man følgende uttrykk for fluidstrømmen pr. tidsenhet, Qj:
hvor Ts er den tid det tar for forbiføring av klumpen, mens
Tf er tiden det tar for væskefilmen (området A på fig. 2) å passere.
Løsning av denne integralligning gir to ledd, ett for filmen (område A), og ett for klumpen eller proppen av væske (område B):
hvor us er klumpens væskehastighet
Rs er væskefraksjonen i klumpen,
uf er filmens væskehastighet, og
Rf er filmens væskefraksjon.
Samtlige av disse parametre er målt ved hjelp av fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen.
Gassen transporteres mellom de enkelte klumper eller propper i det område som står til rådighet over væskefilmen og i proppområdet som gassbobler som føres med av væsken. En tilsvarende løsning for gassgjennomstrømningen Qg gir:
hvor Ut er klumpens eller proppens hastighet, dvs. den hastighet som det væskefylte område beveger seg fremover langs rørledningen med. På ny måles samtlige parametre ved hjelp av oppfinnelsens konsept.
Fig. 3 viser en utførelsesform av oppfinnelsens flerfasestrømmåler med flere kapasitive sonder.
Selve måleinstrumentet eller måleseksjonen 1 er bygget inn i et innsatselement 5 med to elektrodeplater 2, 3 innsatt på langs i fluidstrømmen og omfattende elektroder 4 i form ev elektrodesegmenter som danner en n x m matrise av kapasitive sonder (n,m = 1,2,3,.... og hvor n indikerer antall spalter i matrisen, mens m indikerer antall rekker). Elek-trodeplaten 3 har minst én sammenhengende, lengre elektrode, (ikke vist her for å gjøre tegningen enklere).
Platene 2, 3 er på fig. 3 vist oppløftet fra innsatselementet 5, mens de stiplede linjer W indikerer plasseringen av platene 2, 3 under drift. Pilene V viser strømningsretningen gjennom rørledningen og det innsatte innsatselement 5. Elementets ender har en flens 6 for hensiktsmessig og tettende fastbolting til de respektive ender av rørledningen.
Fig. 4 viser ytterligere detaljer av hvordan sensoroppbyggingen er utført. I den viste utførelse er antallet rekker på den første plate 2 åtte, mens antallet søyler (som tilsvarer matrisens spalter) på samme plate er tre.
Tre vertikale søyler av sammenhengende, langstrakte elektroder som danner tre kondensatorplater er påtilsvarende måte vist på den andre plate 3.
Det er klart at et vilkårlig antall n x m elektrodeelementer anordnet i matriseform kan tenkes, og det er altså bare en av disse som er vist på fig. 4.
Impedansen som måles ved hjelp av hver kondensator som utgjøres av motstående elektrodepar vil være en funksjon av dielektrisitetskonstanten og ledningsevnen av det fluid som fyller området mellom det aktuelle elektrodepars elektroder og disse parametre vil på sin side være avhengig av den aktuelle blanding av olje, vann og gass i rørledningen. Hvis vann fyller gapet mellom elektrodene vil den målte kapasitive reaktans være liten mens ledningsevnen vil være stor. Etter hvert som mengden olje øker og olje/vann-emulsjonen dannes vil ledningsevnen reduseres, mens den kapasitive reaktans (kapasitansen) øker til en større verdi. Olje alene gir lav ledningsevne og en kapasitans som ligger mellom verdiene for vannet og emulsjonen. Gass alene gir meget lav ledningsevne og en kapasitans som ligger mellom verdiene for olje og vann. Passende dimensjoner kan være: høyde, h = 10 cm, bredde, b = 17 cm og elektrodeavstand, d = 1 cm.
I en annen fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen kan bredden b være 4 cm og det er i så fall ikke anordnet noen sammenhengende, langstrakt elektrode som dekker samtlige elektrodesegmenter i den motstående plate. Variasjonen i dielektrisitetskonstant F er skjematisk vist på fig. 5, hvor abscissen viser dielektrisitetskonstanten, mens ordinaten angir høyden h.
Grunnparametrene som kan oppnås ut fra målingene ved hjelp av de kapasitive sonder er: nivået av grenseflatene mellom væske og gass i rørledningen, gassfraksjonen over hele rørledningens tverrsnitt, hastigheten av den pulserende fluidstrøm, hastigheten av væskefraksjonen og vanninnholdet i væsken som fyller rørledningens tverrsnitt delvis. Væskenivået og gassfraksjonen (aktuelle parametre for strukturene: klump-, plugg-, boble-og lagstruktur) oppnås ved hjelp av en enkelt vertikal rekke (spalte) av kapasitive sensorer ved å sammenligne verdien av den målte impedans med den som forventes hvis det bare var gass mellom platene. Det pulserende fluids hastighet måles ved å måle hvor lang tid forstyrrelsene i den pulserende strøm bruker mellom de kapasitive sonder i samme rekke, nær den øverste del av rørledningen, og væskehastighetene måles mellom de kapasitive sonder ved samme høyde eller i samme rekke ved korrelasjon av impedansvariasjonene mellom de enkelte elektrodeseksjoner. Variasjonene skyldes den turbulente natur av flerfraksjonsstrømmen, og korrelasjonen gir et effektivt mål på den tid det tar for væsken å passere fra en sonde til den neste i horisontal retning. I prinsippet kan vanninnholdet bestemmes ved å beregne dielektrisitetsmotstanden (e) av fluidet mellom platene ut fra kapasitansmålingene, idet det vil være et direkte forhold mellom dielektrisitetskonstanten av en olje/vann-blanding og vanninnholdet i oljen. Samtlige impedansmålinger utføres kontinuerlig.
På fig. 5 angir områdene E, F, G og H rene gasstrømmer, bare olje, en sammenhengende oljeemulsjon (med vanninnhold < 40 %) hhv. en sammenhengende vannemulsjon (vanninnholdet > 40 %).
Fig. 6a-e viser et typisk sett av de signaler som benyttes for å frembringe nivået (fig. 6a) og hastigheten (fig. 6b-e) under målingen av passasjen av noen fa propper eller klumper. På venstre side av figurene 6a-e vises rørledningens innsatselement 5 med sin måleseksjon 1 skjematisk. Strømretningen er indikert med en pil V.
På fig. 6a angis langs ordinaten nivået (i cm), mens abscissen angir tiden (i sekunder).
Fig. 6b-e viser admittansen (omregnet til Volt), mens de horisontale akser som før angir tiden (i sekunder). De fysiske målinger må frembringe data for ligningene (3) og (4). Gjentar vi ligning (3) for væskestrømmen:
fremgår at de parametre som trenger kontinuerlig måling er det tverrsnitt som opptas av væsken (R, og Rf), hastigheten av væsken (Uj og uf) og om en propp eller væskeklump passerer eller ikke (Ts og Tf).
Tar vi først for oss væskeområdet måles dette med bare én spalte kapasitive sonder. Dette skiller seg fra den konvensjonelle grensesnittmåling som benytter kondensator-arrayer siden det ikke er tilstrekkelig å se etter en enkelt gass/væske-grenseflate. Under passeringen av en avbrutt eller pulserende strøm vil mye gass føres med i væsken, og derfor trengs en måte som måler det aktuelle forhold mellom væske og gass ved høyden av hver sondeelektrode. Dette kan gjøres ganske enkelt hvis impedansen for både væske og gass er kjent, da blir det bare nødvendig å sammenligne målingen med referanseverdiene og eventuelt interpolere for å finne forholdet. Selv om gassimpedansen er konstant vil endringer i vanninnholdet medføre betydelige endringer i impedansen av væsken, og dette må det kompenseres for. Den måte som benyttes er å anta at man over en relativt lang måleperiode, f.eks. på 20 sekunder, vil ha minst én plate fullstendig dekket av væske. I tilfellet en olje/ekstern væske-emulsjon, når en plate er fullstendig dekket vil den målte kapasitans være et maksimum. Dette maksimum benyttes så for å beregne gassfraksjonen for hver plate. I vann-eksternfasen vil den dekkede plate ha størst ledningsevne, og det samme prinsipp kan benyttes med hell.
Væskehastighetene måles ved korrelasjon av signalene fra matrisesegmentene i samme rekke. I prinsippet trengs en måling av hastigheten for hver sonderekke, men dette later til å være unødvendig for den begrensede nøyaktighet som trengs for å overvåke brønnproduksjon - en enkelt rekke nær bunnen av rørledningen vil gi tilstrekkelig representativ hastighet for både væskefilmhastigheten (uf) og hastigheten av væskeproppen (Us).
Passeringstiden for proppen og filmen bestemmes ut fra sensorelementene nær den øverste del av rørledningen. Hvis væsken når toppen av rørledningens areal vil dette bety at en kompakt væskeplugg eller -klump passerer. Hvis grenseflaten mellom væske og gass ligger under den øverste del av rørledningen betyr dette på tilsvarende måte at det er en lavereliggende væskefilm som passerer, med gass ovenfor.
Vender vi tilbake til ligningen (4) for gasstrømmen:
ses det at man bare trenger en ytterligere parameter for å måle gasstrømmen, nemlig væskeklumpens translatoriske hastighet uT. Denne hastighet måles ved å måle forskjellen i ankomsttid for en væskeklump i den første spalte kapasitive sonder og den tilsvarende ankomst for de etterfølgende spalter.
Et enkelt skjema for målelektronikken og signalbehandlingssystemet som benyttes i en prototype er vist på fig. 7. Samtlige kondensatorer påtrykkes samme sinusformede signalspenning via de langstrakte elektroder, ved hjelp av en oscillator O. Hver enkelt kondensator kobles så til tofasefølsomme detektorer 10 via en ladningsforsterker 11 for å frembringe signaler som er proporsjonale med admittansen mellom kondensatorplatene. En detektor gir et signal som er proporsjonalt med susceptansen mellom platene for hver elektrode, mens den andre gir et signal som er proporsjonalt med ledningsevnen (konduktansen).
Signalene viderebehandles i en prosessorenhet 12 for å komme frem til de parametre som trengs for å fylle ut strørnningsmodelligningene (3) og (4) og den etterfølgende beregning av gjennomstrømningene for væske og gass.
I en noe mer videreført utførelsesform av oppfinnelsen benyttes en 2 x 8 matrise med kondensatorplater.
Forskjellige modifikasjoner av oppfinnelsen vil kunne tenkes av fagpersonell ut fra den beskrivelse som her foreligger og de tilhørende tegninger. Slike modifikasjoner vil imidlertid høre til oppfinnelsen så lenge de faller innenfor rammen av de etterfølgende patentkrav.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for å bestemme gjennomstrømning av de enkelte fraksjoner i et fluid som danner en flerfraksjonsblanding av olje, vann og gass og som mer eller mindre periodisk pulserende strømmer gjennom en horisontal eller skråstilt rørledning, karakterisert ved: a) anordning av en første og en andre elektrodeplate (2, 3) ubevegelig inne i rørledningen så de blir stående tilnærmet vertikalt, rett overfor hverandre og parallelle i flukt med fluidstrømmen i denne, idet den første elektrodeplate (2) har et antall n elektroder (4) med vertikal utstrekning og hver inndelt i et antall m elektrodesegmenter, slik at disse blir stående rett over/under hverandre i sin respektive elektrode (4) og totalt over den første elektrodeplates (2) n elektroder (4) danner en n x m segmentmatrise med n spalter og m rekker (n, m = 2, 3,...), mens den andre elektrodeplate (3) omfatter minst én lengre, sammenhengende elektrode rett overfor sin respektive segmentinndelte elektrode (4) på den første elektrodeplate (2), slik at hvert elektrodesegment sammen med den motstående sammenhengende elektrode danner en kapasitiv sensor hvis signalrespons er relatert til hvilken blanding av olje, vann eller gass som i øyeblikket passerer sensoren, b) måling av den elektriske impedans av de sensorer som hører til en enkelt av segmentmatrisens n spalter for å bestemme hvor i rørledningens tverrsnittshøyde grenseflaten mellom fraksjonene væske og gass ligger og dermed hvor stor del av totaltverrsnittet gassfraksjonen utgjør, c) kontinuerlig måling av hastigheten av det strømningsmønster som fluidfraksj onene danner, ved å måle passeringstiden for bestemte partier i dette strømningsmønster, mellom sensorer i samme segmentmatriserekke i den øvre del av rørledningen, d) kontinuerlig måling av fluidets væskefraksjonshastighet mellom sensorer i samme segmentmatriserekke ved krysskorrelasjon mellom deres impedans variasjon, og e) utledning av væske- og gassfraksjonens gjennomstrømning i volum pr. tidsenhet ut fra resultatene fra trinn b), c) og d) ovenfor.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved beregning av fluidets vannfraksjon i den væskefylte del av rørledningen ut fra den dielektrisitetskonstant (c) som finnes som resultat av målingen av sensorenes impedans.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at gjennomstrømningen av fluidets gass og væske samt vannfraksjonen utledes fra signaler som frembringes i segmentmatrisen.
4. Apparat for å bestemme gjennomstrømning av de enkelte fraksjoner i et fluid som danner en flerfraksjonsblanding av olje, vann og gass og som mer eller mindre periodisk pulserende strømmer gjennom en horisontal eller skråstilt rørledning, karakterisert ved: en første og en andre elektrodeplate (2, 3) anordnet ubevegelig inne i rørledningen så de blir stående tilnærmet vertikalt, rett overfor hverandre og parallelle i flukt med fluid-strømmen i denne, idet den første elektrodeplate (2) har et antall n elektroder (4) med vertikal utstrekning og hver inndelt i et antall m elektrodesegmenter, slik at disse blir stående rett over/under hverandre i sin respektive elektrode (4) og totalt over den første elektrodeplates (2) n elektroder (4) danner en n x m segmentmatrise med n spalter og m rekker (n, m - 2, 3,...), mens den andre elektrodeplate (3) omfatter minst én lengre, sammenhengende elektrode rett overfor sin respektive segmentinndelte elektrode (4) på den første elektrodeplate (2), slik at hvert elektrodesegment sammen med den motstående sammenhengende elektrode danner en kapasitiv sensor hvis signalrespons er relatert til hvilken blanding av olje, vann eller gass som i øyeblikket passerer sensoren, og midler for: måling av den elektriske impedans av de sensorer som hører til en enkelt av segmentmatrisens n spalter for å bestemme hvor i rørledningens tverrsnittshøyde grenseflaten mellom fraksjonene væske og gass ligger og dermed hvor stor del av totaltverrsnittet gassfraksjonen utgjør, kontinuerlig måling av hastigheten av det strømningsmønster som fluidfraksjonene danner, ved å måle passeringstiden for bestemte partier i dette strømningsmønster, mellom sensorer i samme segmentmatriserekke i den øvre del av rørledningen, kontinuerlig måling av fluidets væskefraksjonshastighet mellom sensorer i samme segmentmatriserekke ved krysskorrelasjon mellom deres impedansvariasjon, beregning av fluidets vannfraksjon i den væskefylte del av rørledningen ut fra den dielektrisitetskonstant (f) som finnes som resultat av målingen av sensorenes impedans, og utledning av væske- og gassfraksjonens gjennomstrømning i volum pr. tidsenhet ut fra resultatene fra målingene og beregningen ovenfor.
5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at elektrodeplatene (2, 3) er av et elektrisk isolasjonsmateriale som er påetset et ledende materiale for å danne elektrodene.
6. Apparat ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at den første elektrodeplates (2) sensormatrise har n = 2 spalter og m = 8 rekker, slik at det dannes to elektroder (4), hver med åtte elektrodesegmenter og følgelig 2x8 kapasitive sensorer.
7. Apparat ifølge ett av kravene 4-6, karakterisert ved at elektrodeplatene (2, 3) er anordnet i et innsatselement (5) som kan innkoples i rørledningen.
NO19921568A 1991-04-26 1992-04-23 Apparat og fremgangsmate for a bestemme gjennomstromning av de enkelte fluidfraksjoner av en blanding av olje, vann og gass i en rorledning NO317859B1 (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB919109074A GB9109074D0 (en) 1991-04-26 1991-04-26 A method and apparatus for measuring the gas and the liquid flowrate and the watercut of multiphase mixtures of oil,water and gas flowing through a pipeline

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO921568D0 NO921568D0 (no) 1992-04-23
NO921568L NO921568L (no) 1992-10-27
NO317859B1 true NO317859B1 (no) 2004-12-13

Family

ID=10694044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO19921568A NO317859B1 (no) 1991-04-26 1992-04-23 Apparat og fremgangsmate for a bestemme gjennomstromning av de enkelte fluidfraksjoner av en blanding av olje, vann og gass i en rorledning

Country Status (9)

Country Link
US (1) US5287752A (no)
EP (1) EP0510774B1 (no)
CA (1) CA2066894C (no)
DE (1) DE69213301T2 (no)
DK (1) DK0510774T3 (no)
GB (1) GB9109074D0 (no)
MY (1) MY110440A (no)
NO (1) NO317859B1 (no)
OA (1) OA09541A (no)

Families Citing this family (70)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU674141B2 (en) * 1992-05-22 1996-12-12 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Method and apparatus for the measurement of the mass flowrates of fluid components in a multiphase slug flow
US5605612A (en) * 1993-11-11 1997-02-25 Goldstar Electron Co., Ltd. Gas sensor and manufacturing method of the same
EP0658746A1 (en) * 1993-12-15 1995-06-21 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Device for carrying equipment through a conduit
US5550761A (en) * 1994-02-08 1996-08-27 Institut Francais Du Petrole Method for modelling multiphase flows in pipelines
FR2720498B1 (fr) 1994-05-27 1996-08-09 Schlumberger Services Petrol Débitmètre multiphasique.
DE19531124C2 (de) * 1995-08-24 1997-08-14 Krohne Ag Verfahren zur Bestimmung des Phasenanteils eines Mediums in offenen und geschlossenen Leitungen
US5770068A (en) * 1996-02-20 1998-06-23 Ohio University Multi-phase mixing in a hydraulic jump
JP3150985B2 (ja) * 1996-04-16 2001-03-26 モービル・オイル・コーポレイション 管内多相流体流の監視方法
DE19655107C2 (de) * 1996-04-17 2002-11-14 Krohne Messtechnik Kg Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät
JPH09311061A (ja) * 1996-05-23 1997-12-02 Sekiyu Kodan 多相流流量計
GB9624899D0 (en) 1996-11-29 1997-01-15 Schlumberger Ltd Method and apparatus for measuring flow in a horizontal borehole
GB2335271B (en) * 1996-11-29 2001-01-24 Schlumberger Ltd Gas flow rate measurement
AU736392B2 (en) * 1997-10-22 2001-07-26 Japan National Oil Corporation Method of measuring flow rates of respective fluids constituting multiphase fluid and flow meter for multiphase flow utilizing the same
FR2779765B1 (fr) * 1998-06-11 2000-08-18 Schlumberger Services Petrol Procede pour determiner le debit d'hydrocarbure dans un fluide multiphasique en ecoulement dans un puits petrolier
NO310322B1 (no) * 1999-01-11 2001-06-18 Flowsys As Maling av flerfasestromning i ror
AU3334800A (en) 2000-03-09 2001-09-17 Vladimir Drobkov Simultaneous determination of multiphase flowrates and concentrations
WO2003058225A1 (en) * 2002-01-11 2003-07-17 Services Petroliers Schlumberger Device for characterizing the flow of a multiphase fluid in a tubing
US6823271B1 (en) * 2003-06-30 2004-11-23 The Boeing Company Multi-phase flow meter for crude oil
NO323247B1 (no) 2003-12-09 2007-02-12 Multi Phase Meters As Fremgangsmåte og strømningsmåler for å bestemme strømningsratene til en flerfaseblanding
DE102005018707A1 (de) * 2005-04-21 2006-11-09 SIMICON Gesellschaft für Hygiene-, Umwelt- und Sicherheitstechnik mbH Verfahren und Vorrichtung zur Messung von nichtkondensierbaren Gasen und Dämpfen in einem Dampf-Gasgemisch
US20070055464A1 (en) * 2005-08-17 2007-03-08 Gysling Daniel L System and method for providing a compositional measurement of a mixture having entrained gas
DE102006019178B4 (de) * 2006-04-21 2009-04-02 Forschungszentrum Dresden - Rossendorf E.V. Anordnung zur zweidimensionalen Messung von verschiedenen Komponenten im Querschnitt einer Mehrphasenströmung
ITVE20060066A1 (it) * 2006-10-20 2008-04-21 Pietro Fiorentini Spa Metodo di misura delle portate delle differenti fasi di un flusso multifase e dispositivo per attuare il metodo.
GB2447490B (en) * 2007-03-15 2009-05-27 Schlumberger Holdings Method and apparatus for investigating a gas-liquid mixture
US7580797B2 (en) * 2007-07-31 2009-08-25 Schlumberger Technology Corporation Subsurface layer and reservoir parameter measurements
US20110112773A1 (en) * 2007-09-18 2011-05-12 Schlumberger Technology Corporation Measuring properties of stratified or annular liquid flows in a gas-liquid mixture using differential pressure
EP2191243A2 (en) * 2007-09-18 2010-06-02 Schlumberger Technology B.V. Multiphase flow measurement
GB2454256B (en) * 2007-11-03 2011-01-19 Schlumberger Holdings Determination of density and flowrate for metering a fluid flow
CN101883967B (zh) * 2007-12-05 2012-11-28 普拉德研究及开发股份有限公司 超声波夹钳式多相流量计
US8027794B2 (en) * 2008-02-11 2011-09-27 Schlumberger Technology Corporaton System and method for measuring properties of liquid in multiphase mixtures
US7607358B2 (en) * 2008-03-14 2009-10-27 Schlumberger Technology Corporation Flow rate determination of a gas-liquid fluid mixture
US8061186B2 (en) 2008-03-26 2011-11-22 Expro Meters, Inc. System and method for providing a compositional measurement of a mixture having entrained gas
US8489341B2 (en) * 2008-06-19 2013-07-16 Carefusion 303, Inc. Method and apparatus for volumetric gas in-line sensing
DE102008053184B4 (de) * 2008-10-24 2010-12-23 Amrhein Messtechnik Gmbh Messeinrichtung zur E-Feldmessung im Nahfeld
NO329758B1 (no) 2008-12-19 2010-12-13 Abbon As Flerfase stromningsmaler
US9010460B2 (en) * 2009-07-02 2015-04-21 Schlumberger Technology Corporation System and method for drilling using drilling fluids
US20110139446A1 (en) * 2009-12-15 2011-06-16 Baker Hughes Incorporated Method of Determining Queried Fluid Cuts Along a Tubular
GB2481827A (en) * 2010-07-07 2012-01-11 Bios Technologies Llp Flow Measurement
US20120017697A1 (en) * 2010-07-26 2012-01-26 Eduardo Rene Benzo Multiphase Flow Meter
RU2445581C1 (ru) * 2010-08-24 2012-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" Способ оперативного определения объемного содержания жидкой фазы в газожидкостном потоке и устройство для его осуществления
RU2445611C1 (ru) * 2010-12-15 2012-03-20 Открытое акционерное общество "Авангард" Способ определения фазового состояния газожидкостного потока и устройство для его реализации
DE102011077202A1 (de) * 2011-06-08 2012-12-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Anordnung zur Bestimmung einer Zusammensetzung eines Mehrphasengemischs
US9840904B2 (en) * 2012-05-11 2017-12-12 Vetco Gray Controls Limited Monitoring hydrocarbon fluid flow
WO2013178813A1 (en) 2012-05-31 2013-12-05 Universiteit Gent Methods and systems for characterizing void fractions of a substance flowing in a channel
RU2505790C1 (ru) * 2012-06-29 2014-01-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт расходометрии (ФГУП ВНИИР) Устройство воспроизведения расходов газожидкостных потоков
RU2518418C2 (ru) * 2012-09-25 2014-06-10 Открытое акционерное общество "Арзамасский приборостроительный завод имени П.И. Пландина" - ОАО "АПЗ" Способ одновременного определения обводненности и газосодержания в нефте водо газовой смеси (варианы)
RU2521721C1 (ru) * 2013-01-31 2014-07-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Способ измерения покомпонентного расхода газожидкостной смеси
DE102013203437B4 (de) * 2013-02-28 2015-05-28 Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. Anordnung zur Bestimmung der Phasenverteilung in mehrphasigen Medien mit mindestens einer hochleitfähigen Phase und zugehöriges Verfahren
GB2516960A (en) * 2013-08-08 2015-02-11 Zenith Oilfield Technology Ltd Multiphase Flowmeter
US9927306B2 (en) * 2014-03-25 2018-03-27 Greg Haber Apparatus and method for monitoring fuel oil delivery
RU2558570C1 (ru) * 2014-06-06 2015-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Способ проведения исследований газожидкостного потока
RU2571473C1 (ru) * 2014-06-06 2015-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Устройство для проведения исследований газожидкостного потока
DE102014015943B3 (de) * 2014-07-10 2015-07-09 Krohne Ag Verfahren zum Betreiben eines kernmagnetischen Durchflussmessgeräts
CN104089985B (zh) * 2014-07-10 2016-08-17 天津大学 基于电学与超声敏感原理的多相流可视化测试方法
CN104280430B (zh) * 2014-10-14 2017-02-15 西安理工大学 一种原油含水率测量装置及测量方法
US20160298996A1 (en) * 2015-04-10 2016-10-13 Covar Applied Technologies, Inc. Discrete capacitive flow stream height measurement for partially filled pipes
DE102015117084B3 (de) * 2015-10-07 2016-05-19 Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. Gittersensor-System zum Charakterisieren einer Fluidströmung
CN105841764B (zh) * 2016-03-24 2019-04-19 高金余 一种用于多相流量计中测量多相流体比例的系统
US10197546B2 (en) * 2016-12-09 2019-02-05 Sergei Piltsov Method and system for continuous monitoring of the water fraction in an oil well stream
US12194231B2 (en) * 2016-12-16 2025-01-14 Altria Client Services Llc Aerosol-generating system with fluid sensor
RU2641337C1 (ru) * 2017-02-03 2018-01-17 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Стенд для моделирования процессов течения наклонно-направленных газожидкостных потоков
US20190101424A1 (en) * 2017-10-02 2019-04-04 2M Engineering Limited Thermal mass flowmeter for liquids in partially filled pipes
NO20181382A1 (en) * 2018-10-26 2020-04-27 Roxar Flow Measurement As Flow measuring system
DE102019125243B4 (de) 2019-09-19 2022-08-11 Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E. V. Mehrphasen-messsystem mit kalibrierwertnachführung und strömungstechnische anordnung
RU2737053C1 (ru) * 2020-05-12 2020-11-24 Общество с ограниченной ответственностью "Корпорация Уралтехнострой" Трубное соединение
CN116391109A (zh) * 2020-09-14 2023-07-04 斯伦贝谢技术有限公司 多相流量计和相关方法
RU2749773C1 (ru) * 2020-11-30 2021-06-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Стенд для исследования газоудерживающей способности составов, применяемых при подземном ремонте скважин
US11644351B2 (en) 2021-03-19 2023-05-09 Saudi Arabian Oil Company Multiphase flow and salinity meter with dual opposite handed helical resonators
RU210460U1 (ru) * 2021-12-07 2022-04-15 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Фланец для соединения композитных труб
US12085687B2 (en) 2022-01-10 2024-09-10 Saudi Arabian Oil Company Model-constrained multi-phase virtual flow metering and forecasting with machine learning

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3580072A (en) * 1967-12-27 1971-05-25 Mobil Oil Corp Time averaging method and apparatus for obtaining fluid measurements
DE3433148C2 (de) * 1984-09-10 1987-01-22 Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7867 Maulburg Anordnung zur Erfassung räumlicher Inhomogenitäten in einem Dielektrikum
US4751842A (en) * 1987-01-05 1988-06-21 Texaco Inc. Means and method for measuring a multi-phase distribution within a flowing petroleum stream
GB2227841B (en) * 1988-12-03 1993-05-12 Schlumberger Ltd Impedance cross correlation logging tool

Also Published As

Publication number Publication date
NO921568L (no) 1992-10-27
EP0510774B1 (en) 1996-09-04
OA09541A (en) 1992-11-15
DK0510774T3 (no) 1997-02-17
CA2066894C (en) 2002-08-06
DE69213301D1 (de) 1996-10-10
CA2066894A1 (en) 1992-10-27
MY110440A (en) 1998-05-30
NO921568D0 (no) 1992-04-23
DE69213301T2 (de) 1997-02-20
US5287752A (en) 1994-02-22
EP0510774A3 (no) 1994-04-27
EP0510774A2 (en) 1992-10-28
GB9109074D0 (en) 1991-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO317859B1 (no) Apparat og fremgangsmate for a bestemme gjennomstromning av de enkelte fluidfraksjoner av en blanding av olje, vann og gass i en rorledning
DK168836B1 (da) Apparat og fremgangmsåde til måling af strømningsparametre for flerfaset fluidum såsom råolie
KR100193004B1 (ko) 함수율 모니터 시스템
US6467358B1 (en) Method of measuring flow rates of respective fluids constituting multiphase fluid and flow meter for multiphase flow utilizing same
US4468611A (en) Capacitive system for monitoring the dielectric properties of flowing fluid streams
Zhai et al. Cross-correlation velocity measurement of horizontal oil–water two-phase flow by using parallel–wire capacitance probe
DK1893952T3 (en) Method and apparatus for measuring non-homogeneous flow phase velocities.
Wrasse et al. Gas–liquid flow rate measurement using a twin-plane capacitive sensor and a venturi meter
Perera et al. Imaging of oil-water flow patterns by electrical capacitance tomography
CN101258424A (zh) 高分辨率电阻率地层成像器
US5514963A (en) Method for monitoring an area of the surface of the earth
Xu et al. Multiple parameters׳ estimation in horizontal well logging using a conductance-probe array
NO332802B1 (no) Salinitetsuavhengig flerfasemaling
EP0433311B1 (en) Process and instrument for a three component measurement
GB2390683A (en) Flow measurement
US11021950B2 (en) Production-logging sensor
EP0478044B1 (en) Apparatus and method for measuring fluid properties
CN112710703B (zh) 一种带有导电特性补偿的电导网格传感器三相流成像方法
CN112362121B (zh) 一种基于热学法的水平井油水两相流流量的测量方法
Lucas et al. Large probe arrays for measuring mean and time dependent local oil volume fraction and local oil velocity component distributions in inclined oil-in-water flows
Muhamedsalih et al. A two-phase flow meter for determining water and solids volumetric flow rates in stratified, inclined solids-in-water flows
JP2000249673A (ja) 多相流体の成分率測定方法及びそれを利用した成分率計
NO20200698A1 (en) Flow meter for measuring flow velocity in oil continuous flows
Kong et al. Calibration of mineralization degree for dynamic pure-water measurement in horizontal oil-water two-phase flow
Roitberg et al. Hydrodynamic characteristics of gas–liquid slug flow in a downward inclined pipe